开关电源技术应用与维修[杨亚平][电子教案和教学指南]第6

1、第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 第第6章章 办公设备中的开关电源及维修办公设备中的开关电源及维修 由于开关电源具有稳压范围宽、效率高、体积小、重量轻等优点，所以目前许多办公设备中，如计算机、显示器、打印机、传真机等的供电电源都是采用开关电源。 本章主要介绍计算机、显示器、打印机中各类开关电源的技术特点、结构组成、一般检修方法、主要机型开关电源的维修以及开关电源的故障维修实例等内容。希望通过这些内容的学习，初步掌握办公设备中开关电源的检修方法。第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 6.1 计算机主机开关电源及维修计算机主机开关

2、电源及维修 6.1.1 计算机主机开关电源的特点及检修方法计算机主机开关电源的特点及检修方法 1 . 计算机主机开关电源的技术特点计算机主机开关电源的技术特点 计算机主机开关电源种类较多，由于生产厂家不同，其电路结构形式也有较大差异。在国内外计算机主机开关电源中，大多数是采用固定振荡频率而通过改变脉冲宽度来稳定输出电压的，控制电路采用开关电源集成控制器。从目前市场上流行的计算机开关电源来看，大部分都是半桥它激式脉宽调制型，开关稳压电源的工作频率较高、输出功率较大，电路结构较复杂，因此故障机率也较大。 第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 现行计算机开关电源通常由

3、主电源和辅助电源组成，辅助电源一般为自激式开关电源，一插上插头就开始工作，输出+5V (SB) 电压，作为待机电源；主电源通常输出有5V、12V和+3.3V几种工作电压： +5V作为系统主板、系统选件、适配卡及键盘的工作电源。 -5V作为磁盘适配卡中锁相式数据分离电路的工作电源。 +12V作为软磁盘驱动器和硬磁盘驱动器的工作电源。 - 12V作为异步通信适配器EIA接口电路的工作电源。 +3.3V作为系统CPU和主板芯片的工作电源。 第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 除内部结构和输出功率有所差异外，计算机主机电源盒的外部尺寸和电源输出线颜色及接插件均已标准化

4、，都是通过两个4芯连接器和一个20芯连接器分别与主机中各单元部件相连接。其中两个4芯连接器是相同的，都是提供+12V(、脚)和+5V(、脚)直流电压；20芯连接器是为系统主板供电，其引脚排列、导线颜色和电压值如下： 橙橙黑红黑红黑灰紫黄3.3V3.3VGND+5VGND+5VGNDP.G5VSB+12V3.3V-12VGNDPSONGNDGNDGND-5V+5V+5V橙蓝黑绿黑黑黑白红红第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 2计算机主机开关电源的结构组成计算机主机开关电源的结构组成 图6-1 计算机主机开关电源电路结构框图第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的

5、开关电源及维修开关电源及维修 3. 计算机主机开关电源的检修方法计算机主机开关电源的检修方法 图6-2 计算机主机开关电源故障检修步骤第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 6.1.2 计算机计算机PC/XT主机开关电源的检修主机开关电源的检修 1. PC/XT主机开关电源的结构组成主机开关电源的结构组成 图6-3 PC/XT主机开关电源电路框图第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 图6-4 计算机 PC/XT主机开关电源电路图第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 2. PC/XT主机开关电源的工作原

6、理主机开关电源的工作原理 (1) 输入电路 该电源的输入电路是由两级低通滤波器、整流滤波电路和降压变压器等部分组成的。220V 50Hz交流市电经C32、L6、C31、L5、L8、L9以及C30、C33组成的共模抗干扰和差模抗干扰低通滤波器后被直接送到桥式整流器FI204，整流输出经电容C1、C2滤波后获得300V直流电压供给主变换电路。另外降压变压器T1与Da、Db、C13组成低压全波整流滤波电路，该电路产生+15V电压作为SG3524的工作电源。 第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 (2) 主变换电路 主变换电路是由Q1、Q2、T5初级线圈及其附属电路元件

7、构成。整流滤波输出300V直流电压经C1、C2分压各得150V。当T3得到正向驱动脉冲(由SG3524的4脚输出)时，随着功率开关管Q1、Q2开关状态的连续切换，直流电压便转换成一定频率的脉冲电压输出。该脉冲经过高颜整流滤波后即可得到5V、12V的直流电压。在脉冲电压周期恒定的前提下，改变脉冲宽度，就可以改变输出的直流电压值。因此，对输出电压的变化进行采样放大，并将变化量反馈，就能调节脉冲的宽度，从而达到稳压的目的。 第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 (3) 脉宽控制电路 脉宽控制是由集成控制电路SG3524和功率开关管Q3、Q4, 驱动变压器T3、T4及相

8、关元件组成的。 图6-5 SG3524脉宽调制芯片内部电路框图 第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 (4) 保护电路。 过压保护 该电源+5V输出端过压保护电路是由ZD1、R34、Q7、Q5、D7和IC2 (NE555)置位触发器等元件组成的。当+5伏输出端的实际电压值由于某种原因而升高且超过电路设定的最大值时，ZDl从截止进入击穿导通状态，使Q7因正向偏置而进入饱和导通状态，迫使IC2触发端2脚电平箝位于零电位，IC2的3脚输出电平上跳到+5伏的高电平，使Q5饱和导通，经D7把IC1(SG3524）的第9脚箝位至零伏，从而使IC1的11和14 脚无驱动脉冲输

9、出，主变换器中Q1和Q2处于截止状态，T5次级无脉冲电压输出、电源的四路输出电压为零，从而达到过压保护目的。 第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 过流保护 该电源的过流保护电路是由电流互感器JK、过流控制信号整流滤波D11D14和C27、分压电路R31和VR1、控制触发电路IC2 (NE555)和Q6、Q5、D7等组成。当该电源的四路直流输出电路中任何一路有过流或短路情况发生时，流过开关变压器T5初级绕组中的电流必然增大，从而导致电流互感器JK的次级绕组A1、A2中感应出较大的控制信号，这一过流控制信号经过D11D14、C27整流滤波后变成直流控制信号，由VR

10、1分压馈送到Q6基极，使Q6饱和导通，IC2的2脚变成低电平(约0.3V)，则3脚输出高电平，使Q5进入饱和导通状态，其结果使D7正向导通，把SG3524脚电平箝位到零伏，从而使IC1的11和14脚无触发脉冲输出，Q1Q4截止，直流稳压电源的输出端无输出，从而达到过流保护的目的。 第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 (5) 输出电路 由图6-4可知，该电源的输出电路是由T5的次级绕组和高频整流滤波元件SD1、SD2、SD3、D18、D19、C19、C24、C25、C26、C28等组成的。随着主变换电路中Q1、Q2开关状态的连续切换，将输入直流电压变换为一定频率

11、的脉冲电压，经T5耦合和高频整流滤波后得到5V和12V的直流电压输出。在脉冲周期不变的情况下，只要改变脉冲宽度，即可改变输出电路的四组直流输出电压值。第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 (6) 主机启动（RESET）电路 该部分电路是由C20、C21、D9、R23、D10、C22、Q8和由IC3 (NE555) 组成的置位触发器构成的。其工作原理是：当计算机接通市电后，+5V电压很快形成，并直接馈送到IC3的电源端(Vcc)8脚和C20、C21组成的电容分压网络。由于电容两端电压不能跳变，所以，在开机瞬间，IC3的触发输入端2脚电位因D10处于正向导通而被箝位

12、于低于Vcc/3的状态，此时IC3的输出端3脚输出高电平使Q8饱和导通，因此“P.G”端送出零电平，主机不启动。第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 随着C21充电过程建立，C21上两端电压将慢慢上升，当VC21大于Vcc/3时，D10处于反偏截止状态，此时C22被逐渐充电，IC3的2脚电平亦随之逐步上升，当2脚电平超过NE555的门限电平时，其3脚由高电平下降至零电平，迫使Q8截止，+5V电压经R40送到P.G输出端，主机接收到+5V的P.G信号后开始自检启动。 表表1 SG3524集成芯片正常工作时各引脚电压值集成芯片正常工作时各引脚电压值引脚号123456

13、78电压值(V)2.52.5一组触发脉冲003.913.9V三角波0引脚号910111213141516电压值(V)2.4幅值为11V的脉冲波1212与等幅相差180o的脉冲波125第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 3. PC/XT主机开关电源的故障检修主机开关电源的故障检修 PC/XT主机开关电源各部分电路常见故障和检修方法。 (1) 输入电路 (2) 主变换电路 (3) 脉宽控制电路 (4) 保护电路 (5) 主机启动(RESET)电路 (6) 输出电路第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 6.1.3 计算机计算机ATX主

14、机开关电源的检修主机开关电源的检修 1. ATX主机开关电源的结构组成主机开关电源的结构组成 计算机ATX主机开关电源的结构框图如图6-7所示。其类型也是半桥它激式开关电源，控制电路采用TL494集成控制器，构成200350 W的PWM型开关电源。该开关电源主要由交流输入低通滤波电路、整流滤波电路、主变换电路、PWM控制电路、保护电路及输出整流滤波电路组成。 第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 图6-7 ATX主机开关电源电路框图 第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 图6-8 ATX主机开关电源电路图第第6 6章章 办公设备中

15、的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 2ATX主机开关电源的工作原理主机开关电源的工作原理 计算机ATX主机开关电源的电路类型也很多，常见ATX主机开关电源的各部分电路工作过程如下： (1) 输入电路 (2) 功率变换电路 (3) 稳压控制电路 (4) 输出电路 (5) 保护电路第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 图6-9 TL494控制芯片内部电路框图第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 图6-10 TL494控制芯片有关引脚工作波形图第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 3ATX主机开关

16、电源的故障检修主机开关电源的故障检修 (1) 输入电路 (2) 主变换电路 (3)脉宽控制电路 (4) 保护电路 (5) 主机启动(RESET)电路 (6) 输出电路第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 引脚号12345678电压值(V)2.5253.90.25幅值为0.44V的三角波3.60幅值为13V的脉冲波引脚号910111213141516电压值(V)00与等幅相差180o的脉冲波15552.52.5表表2 TL494集成芯片正常工作时各引脚电压值集成芯片正常工作时各引脚电压值第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 6.2

17、显示器开关电源及维修显示器开关电源及维修 6.2.1 显示器开关电源的特点及检修方法显示器开关电源的特点及检修方法 1计算机显示器开关电源的技术特点计算机显示器开关电源的技术特点 功耗小、效率高。 负载与输入电网隔离，电源轻型化、小型化。 可以得到多组极性和数值各不相同的直流输出电压， 稳压范围宽。 开关功率管的工作频率要高。 用行逆程脉冲同步开关电源振荡频率。 第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 2计算机显示器开关电源的结构组成计算机显示器开关电源的结构组成图6-11 计算机机显示器开关电源电路框图第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电

18、源及维修 3. 计算机显示器开关电源的检修方法计算机显示器开关电源的检修方法图6-12 显示器开关电源故障检修的一般步骤 第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 6.2.2 自激式显示器开关电源的检修自激式显示器开关电源的检修 1自激式显示器开关电源的电路结构自激式显示器开关电源的电路结构 图6-13 自激式显示器开关电源电路图第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 2自激式显示器开关电源的检修方法自激式显示器开关电源的检修方法 (1) 输入电路的检修 在保险丝处串入灯泡，通电后串在保险丝处的灯泡不很亮，但电源无输出，测量开关管VT1

19、02的C极有300V电压，通常原因是驱动电路的偏置电阻R102烧断，或开关管VT102断路损坏。若图像左右大幅度地摆动，多是由于输入整流后的电压不稳定造成的，故应检查桥式整流电路后的滤波电容C106。 第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 (2) 自激振荡电路的检修 自激振荡电路由3部分组成，即振荡电路、正反馈电路、驱动电路。所以当振荡电路不起振作时，要抓住这3个主要电路来检查。因为若这3个电路完好，则振荡电路应该起振。重点检查电源正反馈回路的电阻R106、电容C109和开关振荡管VT101。第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修

20、(3) PWM控制电路的检修 将光电耦合器IC101的、脚短路，以增大调整管VT101的B极回路电源，VT101的B极回路是：C111IC101的、脚D103 VT101的E极地。使注入开关管VT102的E极电流减小，即VT102导通时间变小，开关脉冲宽度变窄。这时测到输出电压Vo应为最低。如不短路IC101的、脚时，输出电压Vo应该为最大，若符合上述关系，则说明故障电路完好，否则应检查VT101及VT101的C极回路和B极回路。VT101的集电极回路是：T102的P4P3端C109R106VT101的C极、E极地。 第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 (4)

21、 精密稳压管IC102的检测 短路R114，即VK随VR的降低而降低，则增大流经IC102的、脚电流，使测到输出电压Vo减小，当不短路R114时，输出电压Vo就增大，若符合这种情况，则说明IC102良好，否则换IC102或检查回路：C113的(+)端R112R114地及R114IC102的K-A地。 第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 (6) 过流保护电路的检修 过流保护电路比较简单，它的两个回路为：Rl09Rl08VT101的B极VTl0l的B极地和Rl09C110VT101的B极VT101的E极地。电容C110的作用是加快过流的反应速度，在发生过流的时，使

22、开关管迅速截止。 第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 (7) 输出电路的检修 输出电路是由两个回路组成的，一路是：T102的P5VD101C112T102的P6，另一路是：T102的P5VD104L101C113T102的P6。其中电容C112极为重要，当电容C112的容量不足时，则电容C112两端的脉冲成份增大，电感L101的感抗则增大，电容C113两端的输出电压Vo降低，为了补偿降低的输出电压，调整电路就会使开关管的开关脉冲宽度过宽，从而导致开关管过热击穿。所以在开关管已烧坏的情况下，维修时要重点检查电容C112。第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开

23、关电源及维修开关电源及维修 6.2.3 它激式显示器开关电源的检修它激式显示器开关电源的检修 1它激式显示器开关电源的电路结构它激式显示器开关电源的电路结构 由UC3842构成的它激式计算机显示器电源电路可以看出此电源为变压器耦合隔离型开关电源，该电路具有多路电压输出、自动稳压及过压、过流保护功能，这些都是由一片UC3842完成的，它是开关电源的核心控制器件。 第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 图6-14 它激式计算机机显示器开关电源电路第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 (1) UC3842的性能特点 图6-15 UC38

24、42内部结构框图第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 表表6-3 UC3842 引脚定义及功能引脚定义及功能引脚号引脚定义功能参考电压（V）1COMP误差信号放大器输出，外接补偿元件2.952VFB误差信号反相输入端，用于控制脉冲宽度2.53CS过流保护信号输入端0.354RT/CT振荡器矩齿波脉冲形成端0.75GND地06OUTPUT驱动脉冲放大器输出端2.17VCC供电、欠压保护输入端178Vref+5V基准电压输出端5(2) 开关电源工作过程 输入电路 开关变换电路 反馈控制电路 自动保护电路第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及

25、维修 (3) 电压输出电路 T102的11脚输出的脉冲电压由VD121整流、经C126、L121、C135滤波得到90V的直流电压，为行输出级工作电源。 T102的8脚输出的脉冲电压由VD123整流，经C130、L123、C136滤波得到6.3V直流电压，为显像管灯丝提供电压。 T102的9脚输出的脉冲电压由VD122整流，经C120、L122、C138滤波得到18V直流电压，为场输出级、行激励级的电源电压。 18V直流电压，经三端集成稳压器稳压得到12V直流电压，为行、场振荡、预视放的工作电源。 第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 2它激式显示器开关电源的检修方法它激式显示器开关电源的检修方法 (1) 输入电路的检修 (2) 启动电路的检修 (3) 脉宽调制电路的检修 (4) 输出电路的检修 (5) 稳压控制电路的检修 (6) 保护电路的检修 第第6 6章章 办公设备中的办公设备中的开关电源及维修开关电源及维修 6. 3 打印机开关电源及维修打印机开关电源及维修 6.3.1打印机开关电源的技术特点打印机开关电源的技术特点 打印机是精密的机电或光机电一体化设备，打印机包括喷墨打印机、激光打印机和针式打印机，整机供电系统采用开关电源，主要有逻辑电源和驱动电源两类 。 打印机在启动瞬